【正文】 北方向綠燈亮 20S，同時(shí)東西方向紅燈亮 27S；然后南北方向綠燈閃 3 次后，南北方向黃燈亮 2s，之后南北方向紅燈亮并維持 27S；此時(shí)東西方向紅燈仍然保持亮 2S 后，東西方向綠燈亮并維持 20S，然后東西方向綠燈閃 3 次后，東西方向黃燈亮 2S，如此循環(huán)。 如圖： 圖 十字路口交通燈示意圖 方案二： 當(dāng)啟動(dòng) PLC 時(shí)，前半個(gè)循環(huán)為東西方向直行左轉(zhuǎn)的紅燈亮 60S，南北方向人行道綠燈亮 60S。在此時(shí)段內(nèi)：①前 30S 內(nèi)，南北方向左轉(zhuǎn)紅燈亮 30S，且南北方向直行綠燈亮 27S，然后南北方向直行黃燈亮 3S。②后 30S 內(nèi)，南北方向直行紅燈亮 30S，且南北方向左轉(zhuǎn)綠燈亮 27 秒，然后南北方向左轉(zhuǎn)黃燈亮 3S；后半循環(huán)為南北方向人行道紅燈亮 35S。同時(shí)東西方向直行左轉(zhuǎn)綠燈亮 32S，且南北方向直行紅燈亮 35S，南北方向左轉(zhuǎn)紅燈亮 35S，當(dāng)東西方向直行左轉(zhuǎn)綠燈 32S后，東西方向直行左轉(zhuǎn)黃燈亮 3S。如此循環(huán)。東西方向人行道為過(guò)街天橋。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) /共 29 頁(yè) 設(shè)計(jì)人：梁丹明 如圖： 圖 十字路口交通燈示意圖 方案 論證： 第一種方案：它 只適用于一般小型 城市且車流量不大的十字路口 ，現(xiàn)今 它 已經(jīng) 無(wú)法 滿足較大城市交通的需要 ，很容易出現(xiàn)交通堵塞，車輛滯留的現(xiàn)象。 這 種情況出現(xiàn)太頻繁，也是不可能讓交警隨時(shí)都到現(xiàn)場(chǎng)指揮交通的，這樣就沒(méi)有達(dá)到紅綠燈控制交通的需要。所以 這種系統(tǒng) 在大城市 已經(jīng)走向 淘汰的邊緣 。 第二種 方案： 它是由主道和副道組成的十字路口，現(xiàn)今的交通狀況各式各樣，該方案 主道（南北方向）設(shè)計(jì)了左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)的三組信號(hào)燈。在副道（東西方向）上設(shè)計(jì)的則是右轉(zhuǎn)一 組信號(hào) 燈，直行和左轉(zhuǎn)為一組雙箭頭的信號(hào)燈。因?yàn)橹鞯赖能嚵髁枯^大 ，工作比較繁忙，因此 給予它的通行時(shí)間就較長(zhǎng)， 東西紅燈亮60S，南北直行左轉(zhuǎn)信號(hào)燈 在此期間 轉(zhuǎn)換兩次 ，來(lái)舒通車流。 而東西方向?yàn)楦钡?，車流量較小，我給予它的通 行時(shí)間相對(duì)較短，只有 35S。 此時(shí)南北方向都不通車。這樣 設(shè)計(jì) 避免了 主道 車輛滯留的情況發(fā)生， 副道 35S 通行時(shí)間也足夠車輛通行了，因?yàn)樗緛?lái)車流量就少。 也不用安排緊急情況的控制，即使出現(xiàn)緊急情況的時(shí)候，交通燈已經(jīng)是起不多大作用的了，此時(shí)就由交警進(jìn)行人為的指揮控制。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) /共 29 頁(yè) 設(shè)計(jì)人：梁丹明 在人行道方面，南北方向上鋪設(shè)了人行道，方便人們通行，人行道的綠燈也為 60S,紅燈為 35S。人行道信號(hào)燈的亮滅也是根據(jù)東西方向紅燈與綠燈的亮滅來(lái)決定的。而東西方向采用了天橋進(jìn)行人流疏導(dǎo)。避免堵塞主通道的交通，方便車輛通行。 方案選擇 綜上所述 ,方 案一在車流量較小的地方很實(shí)用，但是一到大城市車流量很大的地方就不能滿足該地區(qū)的交通疏導(dǎo)的需要。其優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低。其缺點(diǎn)：系統(tǒng)過(guò)于簡(jiǎn)單，有些地段不能滿足實(shí)際情況的需要。方案二為主通道和副通道的匯合十字路口交通燈設(shè)計(jì) 。 其優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單實(shí)用，能滿足大部分路口的需要。 由于交通路口的形狀和規(guī)模不一，所采用的信號(hào)燈的數(shù)量、控制要求不一，控制的復(fù)雜程度也不一樣， 所以我選擇的設(shè)計(jì)思路就是根據(jù)車流 較大的主道和車流較少的副道相結(jié)合的路口，來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)，即 方案二。 還有，現(xiàn)今 出現(xiàn) 了 各個(gè)控制系統(tǒng)，如：?jiǎn)纹瑱C(jī)控 制系統(tǒng)、 PLC 可編程控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)和繼電器控制系統(tǒng)等。我選擇了 PLC 可編程控制系統(tǒng)來(lái)作為交通燈的控制系統(tǒng)。因?yàn)樗煽啃愿撸垢蓴_強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程簡(jiǎn)單、使用、維護(hù) 方 便，功能強(qiáng)大，還有它的體積小，重量輕，功耗低。 這些都是為了設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單實(shí)用的控制系統(tǒng)，來(lái)解決當(dāng)前交通系統(tǒng)的現(xiàn)狀。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) /共 29 頁(yè) 設(shè)計(jì)人：梁丹明 第 3 章 PLC 功能簡(jiǎn)介 概述 PLC（ Programmable Logic Controller）中文名稱為可編程控制器，是一種電氣自動(dòng)化控制裝置，國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）將 PLC 定義為 ：是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部?jī)?chǔ)存用戶設(shè)計(jì)的指令，這些指令用來(lái)實(shí)現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算和通過(guò)數(shù)字或模擬輸入 /輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械或過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)的設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 可編程序控制器 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。 PLC 現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（ PLC、 CAD/CAM、 ROBOT）之一，它以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、 體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因此在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 可編程控制器是一種存儲(chǔ)器控制器，支持控制系統(tǒng)工作的程序存放在存儲(chǔ)器中利用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)。在可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制任務(wù)，首先要針對(duì)具體的被控對(duì)象，分析它對(duì)控制系統(tǒng)的要求，然后編制出相應(yīng)的控制程序，利用編程器將控制程序?qū)懭肟删幊炭?制器的程序存儲(chǔ)器中。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可編程控制器依次讀取程序存儲(chǔ)器中的程序語(yǔ)句，對(duì)它們的內(nèi)容加以解釋并執(zhí)行。根據(jù)輸入設(shè)備的狀態(tài)和其他條件，可編程控制器將其程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制被控對(duì)象工作?？删幊炭刂破魇抢密浖?lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯的，能夠適應(yīng)不同的控制任務(wù)的需要，通用、靈活、可靠性高。它是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它的內(nèi)部存儲(chǔ)器可以執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 是在繼電器控 制邏輯基礎(chǔ)上，與 3C 技 (Computer Control Communication)相結(jié)合，不斷發(fā)展完善的。目前已從小規(guī)模單機(jī)順序控制，發(fā)展到包括過(guò)程控制、位置控制等場(chǎng)合的所有控制領(lǐng)域。 可編程控制器的組成 如圖所示， PLC 與通用計(jì)算機(jī)沒(méi)有什么區(qū)別，只是一臺(tái)增強(qiáng)了 I/O 功能的可與控制對(duì)象方便連接的計(jì)算機(jī)。其完成控制的實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行 I/O 變換，并將這個(gè)變換物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) /共 29 頁(yè) 設(shè)計(jì)人：梁丹明 輸入寄存器 輸入寄存器可按位進(jìn)行尋址，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)開(kāi)關(guān)量，其值反映了開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，其值的改變由輸 入開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)，并保持一個(gè)掃描周期。 CPU 可以讀其值，但不可以寫或進(jìn)行修改。 圖 PLC的組成 輸出寄存器 輸出寄存器的每一位都表明了 PLC 在下一個(gè)時(shí)間段的輸出值 ,而程序循環(huán)執(zhí)行開(kāi)始時(shí)的輸出寄存器的值 ,表明的是上一時(shí)間段的真實(shí)輸出值。在程序執(zhí)行過(guò)程中 ,CPU可以讀其值 ,并作為條件參加控制 ,還可以修改其值 ,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。只有程序執(zhí)行到一個(gè)循環(huán)的尾部時(shí)的值才影響下一時(shí)間段的輸出，即只有最后的修改才對(duì)輸出接點(diǎn)的真實(shí)值產(chǎn)生影響。 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存 儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的是系統(tǒng)程序，它是由廠家開(kāi)發(fā)固化好了的，用戶不能更改， PLC 要在系統(tǒng)程序的管理下運(yùn)行。用戶存儲(chǔ)器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源， I/O 寄存器的值作為條件決定著存儲(chǔ)器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。 CPU 單元 CPU 單元控制著 I/O 寄存器的讀、寫時(shí)序，以及對(duì)存儲(chǔ)器單元中程序的解釋執(zhí)行工作，是 PLC 的大腦。 其它接口單元 其它接口單元用于提供 PLC 與其它設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件。 PLC 的特點(diǎn) 高可靠性 (1)所 有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 PLC 的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) /共 29 頁(yè) 設(shè)計(jì)人：梁丹明 電路之間電氣上隔離。 (2)各輸入端均采用 R－ C 濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 1020ms。 (3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 (4)采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。 (5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 (6)良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況 ,CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 (7)大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性照進(jìn)一步提高。 豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人、機(jī)對(duì)話的接口模塊：為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 安裝簡(jiǎn)單，維修方便 PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模 塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 功能豐富 PLC 的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲(chǔ)信息的內(nèi)部器件有關(guān)。它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問(wèn)題的處理，還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。凡普通計(jì)算機(jī)能做到的，它也都可作到。它的內(nèi)部器件，即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，種類繁多，容量宏大。 I/O 繼電器，可以用以存儲(chǔ)入、出點(diǎn)信息的，少的幾十、幾百，多的可達(dá)幾千、幾萬(wàn)以至十幾萬(wàn)。這意味著它可進(jìn)行這么多 I/O 點(diǎn)的入出信息變換，進(jìn)行這 么大規(guī)模的控制。 西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 PLC 的交通燈控制